高三物理一輪復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)探究（9）電磁感應(yīng) 新人教版

【步步高】屆高三物理一輪復(fù)習(xí)高考熱點(diǎn)探究（9）電磁感應(yīng)新人教版一、楞次定律的應(yīng)用圖11．(·山東理綜·22)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端圖1接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖1所示．除電阻R外其余電阻不計(jì)．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則()A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB．金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→bC．金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為F＝eq\f(B2L2v,R)D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少2．(·上海單科·20)如圖2，磁場(chǎng)垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布．一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過(guò)程中()圖2A．感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針圖2B．感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C．安培力方向始終與速度方向相反D．安培力方向始終沿水平方向二、自感現(xiàn)象3．(·北京理綜·19)某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來(lái)帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖3所示的電路．檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因．你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()圖3A．電源的內(nèi)阻較大B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大D．線圈的自感系數(shù)較大三、電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系及能量守恒圖44．(·山東理綜·22)如圖4所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足圖4夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)．兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度h處．磁場(chǎng)寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直．先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸．用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動(dòng)能，xc、xd分別表示c、d相對(duì)釋放點(diǎn)的位移．下列圖中正確的是()四、導(dǎo)軌滑桿類電磁感應(yīng)問(wèn)題——力學(xué)與電磁感應(yīng)的綜合5．(·海南單科·16)如圖5，ab和cd是兩條豎直放置的長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌，MN和M′N′是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力F作用在桿MN與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為R，導(dǎo)軌間距為l.整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)圖5強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直．導(dǎo)軌電阻可圖5忽略，重力加速度為g.在t＝0時(shí)刻將細(xì)線燒斷，保持F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好．求：(1)細(xì)線燒斷后，任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比；(2)兩桿分別達(dá)到的最大速度．解析(1)ab棒受力平衡，則F－F安＝mgtan37°(2分)F安＝B2IabL(1分)0．75＋0.2t－0.5×Iab×1＝0.1×10×0.75得Iab＝0.4t(A)(1分)cd棒上電流Icd＝2Iab＝0.8t(A)①(1分)則回路中電源電動(dòng)勢(shì)E＝IcdR總②(1分)cd棒切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝B1Lv③(1分)聯(lián)立①②③得，cd棒的速度v＝8t(m/s)(1分)所以，cd棒做初速度為零，加速度為a＝8m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(1分)(2)cd棒的加速度為a＝8m/s2,1s內(nèi)的位移為x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×8×12m＝4m(1分)根據(jù)eq\x\to(I)＝eq\f(E,R總)＝eq\f(ΔΦ,R總t)＝eq\f(B1Ls,R總t)，(1分)得通過(guò)cd棒的電量為q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(B1Ls,R總)＝eq\f(0.5×1×4,5)C＝0.4C(1分)由串聯(lián)、并聯(lián)知識(shí)得：通過(guò)ab棒的電量為q′＝0.2C(1分)(3)t＝2s時(shí)，cd棒的速度v＝at＝16m/s(1分)根據(jù)動(dòng)能定理得W－W安＝eq\f(1,2)mv2－0(2分)得2s內(nèi)克服安培力做功W安＝21.33J－eq\f(1,2)×0.1×162J＝8.53J(1分)回路中產(chǎn)生總的焦耳熱Q＝W安＝8.53J(1分)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR＝Q/10＝0.853J(2分)答案(1)做初速度為零、加速度為8m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(2)0.2C(3)0.853J試題分析高考對(duì)本部分內(nèi)容的要求較高，在選擇題中考查楞次定律、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題、能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題．在計(jì)算中，難度中等偏上，往往以導(dǎo)體棒或?qū)Ь€框?yàn)楸尘埃C合應(yīng)用電路知識(shí)、法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒分析解決問(wèn)題．命題特征1．楞次定律的應(yīng)用：判斷感應(yīng)電流的方向．2．圖象類問(wèn)題：分析判斷：E、i，Φ、Ek及電荷量q等物理量隨位移x、時(shí)間t的變化過(guò)程．3．導(dǎo)體棒(框)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：計(jì)算求解切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小、最終穩(wěn)定時(shí)速度、產(chǎn)生的電能及有關(guān)能量轉(zhuǎn)化．知識(shí)鏈接1．電磁感應(yīng)的條件及應(yīng)用右手定則、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．2．電路結(jié)構(gòu)分析、閉合電路歐姆定律．3．利用法拉第電磁感應(yīng)定律及E＝Blv求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．4．導(dǎo)體棒(框)的動(dòng)態(tài)分析．5．安培力做功涉及的能量轉(zhuǎn)化.1．如圖7所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E(內(nèi)阻不可忽略)，線圈L的電阻不計(jì)．以下判斷正確的是()A．閉合S穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E圖7B．閉合S穩(wěn)定后，電容器的a極板帶正電圖7C．?dāng)嚅_S的瞬間，通過(guò)R1的電流方向向右D．?dāng)嚅_S的瞬間，通過(guò)R2的電流方向向右2．如圖8甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角為60°的斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬的正方向，則在0～t1時(shí)間內(nèi)，能正確反映通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()圖8圖93．如圖9所示，有兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度圖9的大小均為B，磁場(chǎng)方向相反，且與紙面垂直，磁場(chǎng)區(qū)域在x軸方向?qū)挾染鶠閍，在y軸方向足夠?qū)挘F(xiàn)有一高為a的正三角形導(dǎo)線框從圖示位置開始向右沿x軸方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，則下列線框中感應(yīng)電流i與線框移動(dòng)的位移x的關(guān)系圖象正確的是()圖104．如圖10所示，在一水平桌面上有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知桌圖10面離地高h(yuǎn)＝1.25m，現(xiàn)有寬為1m的U形金屬導(dǎo)軌固定在桌面上，導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放有一質(zhì)量為2kg、電阻為2Ω的導(dǎo)體棒，其他電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，將導(dǎo)體棒放在CE左側(cè)3m處，CE與桌面重合，現(xiàn)用F＝12N的力作用于導(dǎo)體棒上，使其從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)3s導(dǎo)體棒剛好到達(dá)導(dǎo)軌的末端(在此之前導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài))，隨即離開導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，其落地點(diǎn)距桌子邊緣的水平距離為2m，g取10m/s2，則()A．導(dǎo)體棒先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)，最后做平拋運(yùn)動(dòng)B．所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2TC．導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱為24JD．整個(gè)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為3C5．如圖11甲所示，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形金屬方框豎直放置在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直方框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨y的變化規(guī)律為B＝B0＋ky，k為恒定常數(shù)，同一水平面上磁感應(yīng)強(qiáng)度相同．現(xiàn)將方框以初速度v0從O點(diǎn)水平拋出，重力加速度為g，不計(jì)阻力．(1)通過(guò)計(jì)算確定方框最終運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；(2)若方框下落過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E與下落高度y的關(guān)系如圖乙所示，求方框下落H高度時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能．圖11圖126．如圖12所示，在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ.導(dǎo)軌間距圖12為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．一根電阻不計(jì)的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)．棒與導(dǎo)軌垂直，并接觸良好．導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.導(dǎo)軌右邊與電路連接．電路中的三個(gè)定值電阻阻值分別為2R、R和R.在NQ間接有一水平放置的平行板電容器C，板間距離為d，電容器中有一質(zhì)量為m的帶電微粒，求：(1)當(dāng)ab以速度v0勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止，試判斷微粒的帶電性質(zhì)及帶電荷量的大小；(2)ab棒由靜止開始以恒定的加速度a向左運(yùn)動(dòng)，討論電容器中帶電微粒的加速度如何變化．(設(shè)帶電微粒始終未與極板接觸)

答案考題展示1．AC2．AD3．C4．BD5．(1)2∶1(2)eq\f(4mgR,3B2l2)eq\f(2mgR,3B2l2)預(yù)測(cè)演練1．C2．D3．C4．BD5．(1)見解析(2)mgH－eq\f(m3R2g2,2k4L8)解析(1)因?yàn)榉娇蚋鳁l邊中的電流大小相等，根據(jù)對(duì)稱性可知方框在水平方向所受合力為0，沿水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)．設(shè)方框運(yùn)動(dòng)t時(shí)間，下落h高度，豎直方向速度為vy，切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝B下Lvy－B上LvyI＝E/Rmg－(B下LI－B上LI)＝maa＝g－eq\f(k2L4vy,mR)豎直方向上做變加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)，且vym＝eq\f(mRg,k2L4)所以最終方框做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋\f(m2R2g2,k4L8))方向與x軸所成夾角為arctaneq\f(mRg,v0k2L4)6．(1)負(fù)電eq\f(3mgd,BLv0)(2)見解析解析(2)由題意可得eq